[发明专利]压缩机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年3月26日提交的题为“COMPRESSOR”(压缩机)的美国临时申请No.61/163,647的优先权和权益，该临时申请通过引用方式被纳入本文。

背景技术

本申请总体涉及容积式压缩机(positive-displacement compressor)。更具体地，本申请涉及对螺杆式压缩机的容积比进行控制。

在旋转螺杆式压缩机中，进气和压缩可以通过两个紧密配合的、旋转的、螺旋叶型转子来实现，这两个转子交替地将气体吸至螺纹中并将气体压缩至较高压强。螺杆式压缩机是具有进气和压缩循环(类似于活塞/往复式压缩机)的容积式设备(positive displacement device)。螺杆式压缩机的转子可被封装在紧密配合的孔中，这些孔被设置为具有用于限定压缩机的入口容积和排出容积的固有几何特征，以向压缩机提供固有容积比。压缩机的容积比应与包含该压缩机的系统的容积比匹配，由此避免压缩过度或压缩不足，以及产生无效功。在闭环式(closed loop)制冷系统中，在热侧和冷侧热交换器中形成系统的容积比。

固定容积比的压缩机可用于避免可变容积比机器的成本和复杂性。具有设置在壳体内的固定入口和排出端口的螺杆式压缩机可被优化用于具体设定一套抽吸和排出工况/压强。然而，连接有压缩机的系统很少时时精确运行在相同工况下，尤其是在空气调节的应用中。夜间、白天和季节温度可影响系统的容积比和压缩机运行的效率。在负载变化的系统中，冷凝器中释放的热量波动，使得高侧压强上升或下降，导致压缩机的容积比偏离压缩机的最优容积比。

例如，制冷系统可包括压缩机、冷凝器、膨胀设备和蒸发器。压缩机的效率与蒸发器和冷凝器内的饱和工况相关。冷凝器和蒸发器内的压强可被用于在压缩机的外部建立系统的压强比。在现有实例中，压强比/压缩比可以是4。容积比或Vi通过以下关系式与压缩比相关联：Vi^1/k，其中k是被压缩的气体或制冷剂的比热率(ratio of specific heat)。通过使用上述关系式，现有实例的压缩机几何结构的固有容积比为3.23，此容积比使压缩机在全负载工况下表现最优性能。然而，在部分负载、低环境工况或夜间时，制冷系统中冷凝器的饱和工况降低，而蒸发器工况保持相对恒定。为了维持压缩机在部分负载或低环境工况下的最优性能，压缩机的Vi应被降低至2.5。

因此，需要一种系统，其在部分负载或低环境工况下改变压缩机的容积比，而不需使用成本高且复杂的设备，诸如滑阀。

发明内容

本发明旨在一种压缩机，其包括一个压缩机构。该压缩机构被配置和定位为从进入口通路接收蒸气并将压缩的蒸气提供至排出通路。该压缩机还包括：一个端口，其被定位在压缩机构内，用于使压缩机构中的一部分蒸气旁通到排出通路；一个阀，被配置和定位为控制蒸气流过所述端口。该阀具有允许蒸气从压缩机构流至排出通路的第一位置，以及防止蒸气从压缩机构流至排出通路的第二位置。该压缩机具有对应于阀处于第二位置的第一容积比，以及对应于阀处于第一位置的第二容积比。第一容积比大于第二容积比。根据预定工况控制该阀，以使压缩机运行在第一容积比或第二容积比。

本发明还旨在一种螺杆式压缩机，包括：一个接收蒸气的进入口通路和一个供应蒸气的排出通路；以及一对相互啮合的转子。该对相互啮合的转子中的每个转子被定位在相应的缸体中。该对相互啮合的转子被配置为从进入口通路接收蒸气并将压缩蒸气提供至排出通路。该螺杆式压缩机还包括：一个端口，被定位在至少一个转子缸体中，以使由该对相互啮合的转子形成的压缩袋(compression pocket)中的一部分蒸气旁通到排出通路；以及一个阀，被配置和定位为控制蒸气流过所述端口。该阀具有允许蒸气从压缩袋流至排出通路的打开位置，以及防止蒸气从压缩袋流至排出通路的关闭位置。该压缩机具有对应于阀处于关闭位置的第一容积比以及对应于阀处于打开位置的第二容积比。第一容积比大于第二容积比。根据预定工况控制该阀，以使压缩机运行在第一容积比或第二容积比。

由于使用较低容积比带来的更好的部分负载性能，本发明相对于固定容积比压缩机的一个优势是改进的能效等级(EER)。

附图说明

图1示出暖通空调系统的示例性实施方案。

图2示出示例性蒸气压缩系统的立体图。

图3和4示意性示出蒸气压缩系统的示例性实施方案。

图5示出具有示例性实施方案的容积比控制系统的压缩机的局部剖视图。

图6示出图5的压缩机的一部分的放大图。